Unter Druck kuppelbare Verbindungskupplung

Abstract

 Die Verbindungskupplung für Hydraulikleitungen mit in den Kupplungshälften angeordneten federbelasteten Ventilen ist unter Druck kuppelbar. Um ein Schliessen bei Umkehr der Strömungsrichtung zu verhindern ist der freie Durchtrittsquerschnitt (18) um die Ventilführung (14) der nicht druckbeaufschlagten Kupplungshälfte deutlich grösser als derjenige des Ventil - Durchgangsquerschnittes (13).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine unter Druck kuppelbare Verbindungskupplung 'für Hydraulikleitungen mit einer nicht druckbelasteten und einer unter Druck stehenden Kupplungshälfte, wobei zentrisch in jeder Kupplungshälfte eine Ventilführung angebracht ist in der je ein federbelastetes, hydraulisch beaufschlagbares Ventil axial verschiebbar angeordnet ist derart, daß die Ventilköpfe beim Kupplungsvorgang aufeinandergedrückt werden und hierbei das nicht durckbeaufschlagte Ventil um den doppelten möglichen Ventilhub des druckbeaufschlagten Ventils verschoben wird, und daß das nicht druckbeaufschlagte Ventil mit einer gegenüber dem druckbeaufschlagten Ventil stärkeren Feder belastet ist, so daß beim Druckausgleich das zuvor druckbeaufschlagte Ventil in die Offenstellung gegen einen in der zuvor druckbeaufschlagten Kupplungshälfte vorgesehenen Anschlag gedrückt wird wobei sich ein maximaler Ventil-Durchgangsquerschnitt bei beiden Ventilen ergibt.

[0002] Verbindungskupplungen dieser Art arbeiten im Normalbetrieb, also bei stets in gleicher Richtung, von der nicht druckbelasteten zur druckbelasteten Kupplungshälfte, strömenden Hydraulikflüssigkeit vollkommen zufriedenstellend. Schon dann jedoch, wenr. starke Druckschwankungen und Druckstöße auftreten, die eine Umkehrung der Strömungsrichtung hervorrufen können, kann das zuvor unter Druck gestandene Ventil zuschlagen, da das gegenüberliegende Ventil in seiner Lage nicht fixiert ist. Regelmäßig sind derartige Verbindungskupplungen dann nicht zu gebrachen, wenn sich die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit betriebsmäßig, unter Umständen sogar noch schlagartig, umkehrt und damit auch das Ventil zugeschlagen wird. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn doppelt wirkende Zylinder in hydraulischen Anlagen vorgesehen sind, bei denen Druckleitung und Rücklaufleitung identisch sind. Eine Verstärkung des normalerweise in derartigen Hydraulikanlagen herrschenden Druckes kann zudem noch dadurch hervorgerufen werden, daß das Gewicht eines verbraucherseitigen Gerätes auf dem entsprechenden Kolben lastet, wie dies ·beispielsweise beim Absenken eines vollbelasteten Frontladers der Fall ist.

[0003] Zum Stand der Technik gehört eine Verbindungskupplung, bei der der freie Weg des zuvor nicht druckbeaufschlagten Ventils nach dem Kuppeln eingeschränkt werden kann, so daß ein Zurückweichen der Ventile nicht mehr möglich ist. Diese Anpassung der Kupplung wird jedoch als recht nachteilig empfunden, da sie zum einen nur mit Werkzeug auszuführen ist und daher öfters nicht vorgenommen wird, oder weil sie, da sich der beschriebene Nachteil erst im Betrieb bemerkbar macht, vergessen wird.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es eine Verbindungskupplung der beschriebenen Art so auszubilden, daß ein unbeabsichtigtes Zuschlagen der Ventile auch bei schlagartigen Änderungen der Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit wie auch bei starken und abrupten Druckschwankungen im Hydrauliksystem mit Sicherheit, auch,ohne nachträgliche Anpassung der Kupplung, vermieden wird. Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß der freie Durchtrittsquerschnitt um die Ventilführung zumindest in der nicht druckbeaufschlagten Kupplungshälfte deutlich größer ist als derjenige des Ventil-Durchgangsquerschnitts.

[0005] Bei einer derartigen Ausbildung der Verbindungskupplung werden bei der Normal-Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit von der zuvor nicht unter Druck stehenden Kupplungshälfte zu der zuvor unter Druck stehenden Kupplungshälfte die Ventile einmal durch den stärkeren Federdruck des Ventils in der zuvor nicht druckbeaufschlagten Kupplungshälfte, zum anderen aber auch durch hydraulische Kräfte auf den Anschlag in der zuvor druckbeaufschlagten Kupplungshälfte gedrückt und damit einwandfrei offen gehalten. Diese Offenhaltung der Ventile stellt sich aber auch bei einer Umkehr der Strömungsrichtung ein, da sich nach den Strömungsgesetzen in dem deutlich größeren Querschnitt um die Ventilführung nach dem relativ hierzu engen Ventil-Durchgangsquerschnitt, ein solch hoher Druck aufbaut, daß zusammen mit der das Ventil in der zuvor nicht druckbeaufschlagten Kupplungshälfte belasteten starken Feder mit Sicherheit ein Zuschlagen des Ventils in der zuvor druckbeaufschlagten Kupplungshälfte verhindert wird. Diese Wirkung kann noch dadurch unterstützt werden, daß der Ventil-Durchgangsquerschnitt über beide Ventile hinweg gleichbleibend ist, so daß über diese Wegstrecke keine Druckänderung stattfindet.

[0006] Um sit Sicherheit den angestrebten Druckaufbau zu erzielen wird weiterhin vorgeschlagen, daß das Volumen des Raumes um die Ventilführung zumindest der nicht cruckbeaufschlagten Kupplungshälfte deutlich größer ist als dasjenige des Raumes um die beiden Ventile.

[0007] De die beiden Kupplungshälften als Kupplungsmuffe und Kupplungsstecker ausgebildet sind und der Kupplungsstecker, da er in die Kupplungsmuffe hineingeführt werden muß, in seinen Ausmaßen sowieso kleiner ist als die Kupplungsmuffe, ergibt sich eine zweckmäßige Ausführung dieser Verbindungskupplung nach der Erfindung aadurch, daß der freie Durchtrittsquerschnitt um die Ventilführung der nicht druckbeaufschlagten Kupplungshalfte, in diesem Falle also der Kupplungsmuffe, größer ist als derjenige in der druckbeaufschlagten Kupplungshalfte; also dem Kupplungsstecker, und dieser wiederum größer als der Ventil-Durchgangsquerschnitt beziehungsweise daß das Volumen des Raumes um die Ventilführung der nicht druckbeaufschlagten Kupplungshälfte (Kupplungsmuffe) größer ist als das des Raumes um die Ventil- führung in der druckbeaufschlagten Kupplungshälfte (Kupplungsstecker) und dieses wiederum größer als das des Raumes um die beiden Ventile.

[0008] Vorteilhaft ist schliesslich auch noch, daß sich der Querschnitt vom Ventil-Durchgangsquerschnitt zum freien Durchtrittsquerschnitt um die Ventilführung sprunghaft vergrößert, da sich durch diese Maßnahme nicht nur der erwünschte Effekt des Druckaufbaues eindeutig ein-. stellt, sondern auch der Durchgangs-Widerstand der Verbindungskupplung verkleinert wird.

[0009] Die Anordnung der Räume nach der Erfindung, könnte dazu führen, daß bei normaler Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit, also von der zuvor nicht druckbeaufschlagten Kupplungshälfte zu der zuvor druckbeaufschlagten Kupplungshälfte, bei Auftreten von starken und abrupten Druckschwankungen eine nicht-erwünschte Längsbewegung der Ventile stattfindet. Dies wird in erfindungsgemäßer Weise dadurch verhindert, daß die in Schließrichtung des zuvor nicht druckbeaufschlagten Ventils hydraulisch beaufschlagbaren- Flächen größer sind als diejenigen in Gegenrichtung. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß Druckstöße beziehungsweise Druckschwankungen sich stets nur in Schließrichtung des zuvor nicht druckbeaufschlagten Ventils auswirken, wodurch beide Ventile, also sowohl das der zuvor nicht druckbeaufschlagten wie auch das der zuvor druckbeaufschlagten Kupplungshälfte, in ihrer Offenstellung verbleiben. Trotzdem wird durch diese Maßnahme die normale Funtion der Verbindungskupplung nicht beeinträchtigt, da der Schließbeziehungsweise Öffnungsmechanismus der Ventile sonst vollkommen gleich bleibt.

[0010] Die größere hydraulisch beaufschlagbare Fläche kann im einfachsten Falle dadurch gebildet sein, daß der Quer- .schnitt des zuvor nicht druckbeaufschlagten Ventils größer ist als derjenige des zuvor durckbeaufschlagten Ventils. Die Fläche kann aber auch dadurch vergrößert werden, daß mit dem zuvor nicht druckbeaufschlagten Ventil eine senkrecht zur-Schließrichtung stehende Prallplatte verbunden ist. Diese Maßnahme ist insbesondere dann sehr wirksam, wenn das zuvor nicht druckbeaufschlagte Ventil mit seinem Ventilschaft in einer zentrisch fest angeordneten Ventilführung geführt ist und die Prallplatte in Schließstellung des Ventils mit geringem Abstand von der Rückseite dieser Ventilführung angeordnet ist. Es wird dann die Prallplatte von dem strömenden Medium lediglich in Schließrichtung dieses Ventils beaufschlagt, während sie in der Gegenrichtung durch die Ventilführung abgedeckt ist. Dieser Effekt wird noch dadurch verstärkt, daß sich die Prallplatte in erfindungsgemäßer Weise in Schließrichtung dieses Ventils kegelförmig verjüngt.

[0011] Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Ventilführung in der zuvor druckbeaufschlagten Kupplungshälfte eine zentrisch fest angeordnete Ventilführung und diejenige in der zuvor nicht druckbeaufschlagten Kupplungshälfte ein fest mit dem Ventil verbundener, an der Innen- wandung des Kupplungsgehäuses geführter Ringkolben ist. Durch diese Maßnahme wirkt der Ringkolben zusätzlich zu dem Querschnitt des Ventils als hydraulisch beaufschlagbare Fläche, wobei diese Fläche des Ringkolbens, zusammen mit den Streben die ihn mit dem Ventil verbinden, den jeweiligen Druckvernältnissen angepasst werden kann. In Weiterbildung dieses Gedankens wird nach der Erfindung außerdem vorgeschlagen, daß die zentrisch angeordnete Ventilführung des zuvor nicht druckbeaufschlagten Ventils mit einem an der Innenwandung des Kupplungsgehäuses geführter Ringkolben verbunden ist. Hier ist also die Ausweichbewegung des zuvor nicht druckbeaufschlagten Ventils unterteilt in einmal die

[0012] Bewegung des eigentlichen Ventils und zum anderen in die Bewegung der Ventilführung. Zweckmäßigerweise wird hierbei die auf das Ventil einwirkende Federkraft geringfügig kleiner gehalten als die auf den Ringkolben einwirkende Federkraft, um so eine saubere Trennung der axialen Bewegungsvorgänge zu erreichen.

[0013] Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt und zwar zeigen:

Fig. 1 die Verbindungskupplung vor dem Kuppelvorgang,

Fig. 2 die gekuppelte Verbindungskupplung,

Fig. 3 eine Ventilausführung mit Prallplatte,

Fig. 4 eine Ventilausführung mit Ringkolben und

Fig. 5 eine Ventilausführung mit einem Ringkolben an der Ventilführung.

[0014] Im Gehäuse 1 einer nicht druckbeaufschlagten Kupplungsmuffe wie auch im Gehäuse 2 eines druckbeaufschlagten Kupplungssteckers sind Ventilführungen ₁₄, 15 vorgesehen in denen Ventile 5, 6 axial verschiebbar angeordnet sind. Die Ventile 5, 6 werden durch Federn 3, 4 auf ihren zugehörigen Ventilsitz aufgepresst. Die Feder 3 des Ventiles 5 in der nicht druckbeaufschlagten Kupplungshälfte, der Kupplungsmuffe, ist hierbei stärker ausgebildet als die Feder 4 in der gegenüberliegenden Kupplungshälfte. Beim Kuppeln der drucklosen Kupplungshälften stoßen die Ventilköpfe 7, 8 aufeinander und verschieben sich während des Kuppelvorganges jeweils um den Ventilhub s.. Hierdurch ergibt sich die Offenstellung nach Fig.2, webei das Ventil 6 des Kupplungssteckers durch die kräftige Feder 3 des Ventils 5 der Kupplungsmuffe gegen einen, durch die Ventilführung 15 gebildeten Anschlag 9 gedrückt wird. Steht der Kupplungsstecker jedoch unter Druck, so läßt sich das Ventil 6 nicht axial verschieben, womit das Ventil 5 um den Weg S₁+S₂ in die Kupplungsmuffe hineinverschoben wird. Erst bei Druckausgleich kann sich dann die stärkere Feder 3 des Ventiles 5 auswirken und auch das Ventil 6 in die in Fig. 2 gezeigte Offenstellung gegen den Anschlag 9 der Ventilführung 15 verschieben. Konstruktiv ist die Verbindungskupplung so aufgebaut, daß der freie Durchtrittsquerschnitt im Raum 18 um die Ventilführung 14 der Kupplungsmuffe größer ist als derjenige des Raumes ₁7 um die Ventilführung 15 des Kupplungssteckers und daß dieser wiederum größer ist als der Ventil-Durchgangsquerschnitt 13. Entsprechend verhalten sich auch die Volumina der Räume ₁8, 17'sowie des Raumes um die Ventile 5, 6..Die Ventile 5, 6 sind zusammen mit ihren Ventilsitzen 10, 11 so ausgelegt, daß der Ventil-Durchgangsquerschnitt 13 über die gesamte Wegstrecke 19, trotz des ansteigenden Durchmessers der Ventile 5, 6 gleich bleibt. Das Ventil 5 ist an der dem Raum 18 um die Ventilführung 14 in der Kupplungsmuffe zugewandten Seite 12 scharfkantig abgesetzt, um einen sprunghaften Übergang von dem Ventil-Durchgangsquerschnitt 13 zu dem Raum 18 um die Ventilführung 14 der Kupplungsmuffe zu erreichen.

[0015] Bei einer Strömung des hydraulischen Mediums in Richtung des Pfeiles 16 wird das Ventil 6 sowohl durch den Druck der Feder 3 wie auch durch den Druck des strömenden Mediums gegen den Anschlag der Ventilführung 15 gedrückt, womit beide Ventile 5, 6 sicher in der in Fig. 2 gezeigten offenen Lage verbleiben. Jedoch auch bei einer Richtungsumkehr der Strömung in Richtung des Pfeiles 20, wird diese Lage beibehalten, da sich dann, durch die Querschnittsvergrößerung im Raum ₁8, ein hydraulischer Druck aufbaut der wiederum bestrebt ist die Ventile .5, 6 in Richtung auf den Anschlag 9 zu verschieben. Da der Ventil-Durchgangsquerschnitt 13 durch die besondere Form der Ventile 5, 6 und deren Ventilsitze 10, 11 über die gesamte Wegstrecke 19 gleich bleibt, finden hier keine Druckänderungen statt beziehungsweise wirken keine die Ventile 5, 6 möglicherweise axial verschiebenden Kräfte auf diese Ventile 5, 6 ein.

[0016] In den Fig. 3 bis 5 sind verschiedene Ausführungen des Ventiles in der zuvor nicht druckbeaufschlagten Kupplungshälfte gezeigt. Fig. 3 zeigt die Ausführung, bei der das Ventil 5 mit einer hinter der Ventilführung ₁₄ angeordneten Prallplatte 21 verbunden ist. Diese Prallplatte 21 wird in Strömungsrichtung 16 voll beaufschlagt, während sie in Gegenrichtung durch die Ventilführung 14 abgedeckt ist. In Fig. 4 ist das Ventil 25 über Streben 23 mit einem Ringkolben 22 verbunden der im Gehäuse 1 geführt und durch eine Druckfeder 24 beaufschlagt ist. Bei dieser Ausführung wird also die zusätzliche Fläche durch den Ringkolben 22 mit seinen Streben 23 gebildet. Fig. 5 schliesslich zeigt wiederum eine Ausführung, bei der

Ansprüche

1. Unter Druck kuppelbare Verbindungskupplung für Hydraulikleitungen mit einer nicht druckbelasteten und einer unter Druck stehenden Kupplungshälfte, wobei zentrisch in jeder Kupplungshälfte eine Ventilführung angebracht ist in der je ein federbelastetes, hydraulisch beaufschlagbares Ventil axial verschiebbar angeordnet ist derart, daß die Ventilköpfe beim Kupplungsvorgang aufeinandergedrückt werden und hierbei das nicht druckbeaufschlage Ventil um den doppelten möglichen Ventilhub des druckbeaufschlagten Ventils verschoben wird, und daß das nicht druckbeaufschlagte Ventil mit einer gegenüber dem druckbeaufschlagten Ventil stärkeren Feder belastet ist, so daß beim Druckausgleich das zuvor druckbeaufschlagte Ventil in die Offenstellung gegen einen in der zuvor druckbeaufschlagten Kupplungshälfte vorgesehenen Anschlag gedrückt wird wobei sich ein maximaler Ventil-Durchgangsquerschnitt bei beiden Ventilen ergibt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der freie Durchtrittsquerschnitt um die Ventilführung (14) zumindest in der nicht druckbeaufschlagten Kupplungshälfte deutlich größer ist als derjenige des Ventil-Durchgangsquerschnittes (13).

2. Verbindungskupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Volumen des Raumes (18) um die Ventilführung (14 zumindest der nicht druckbeaufschlagten Kupplungshälfte deutlich größer ist als dasjenige des Raumes um die beiden Ventile (5, 6).

3. Verbindungskupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der freie Durchtrittsqueruchnitt um die Ventilführung (14) der nicht druckbeaufschlagten Kupplungshälfte größer ist als derjenige in der druckbeaufschlagten Kupplungshälfte und dieser wiederum größer als der Ventil-Durchgangsquerschnitt (13).

4. Verbindungskupplung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Volumen des Raumes (₁8) um die Ventilführung (14) der nicht druckbeaufschlagten Kupplungshälfte größer ist als das des Raumes (17) um die Ventilführung (15) in der druckbeaufschlagten Kupplungshälfte und dieses wiederum größer als das des Raumes um die beiden Ventile (5, 6).

5. Verbindungskupplung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventil-Durchgangsquerschnitt (13) über beide Ventile (5, 6) hinweg gleichbleibend ist.

6. Verbindungskupplung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Querschnitt vom Ventil-Durchgangsquerschnitt (13) zum freien Durchtrittsquerschnitt zumindest um die Ventilführung (14) der nicht druckbeaufschlagten Kupplungshälfte sprunghaft vergrößert.

7. Verbindungskupplung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in Schließrichtung des zuvor nicht druckbeaufschlagten Ventils hydraulisch beaufschlagbaren Flächen größer sind als diejenigen in Gegenrichtung.

8. Verbindungskupplung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt des zuvor nicht druckbeaufschlagten Ventils größer ist als derjenige des zuvor druckbeaufschlagten Ventils.

9. Verbindungskupplung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit dem zuvornicht druckbeaufsohlagten Ventil (5) eine senkrecht zur Schließrichtung stehende Prallplatte (21) verbunden ist.

10. Verbindungskupplung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilführung in der zuvor nicht druckbeaufschlagten Kupplungshälfte (1) ein fest mit dem Ventil (25) verbundener, an der Innenwandung des Kupplungsgehäuses geführter Ringkolben (22) ist.

11. Verbindungskupplung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zentrisch angeordnete Ventilführung des zuvor nicht druckbeaufschlagten Ventils (5) mit einem an der Innenwandung des Kupplungsgehäuses (1) geführten Ringkolben (22) verbunden ist.

12. Verbindungskupplung nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ringkolben (22) sowie die zur Verbindung mit dem Ventil (25) beziehungsweise der Ventilführung (26) dienenden Stege (23) entgegen der Schließrichtung des zuvor nicht druckbeaufschlagten Ventils (5, 25) strömungsgünstig ausgebildet sind.

Zeichnung